摘要：長青沙二橋位于長江河相漫灘區，主橋主墩采用整體式承臺，其余采用分離式承臺，高潮時水深近6米，低潮時為灘涂，本文介紹承臺施工時圍堰方案的比選。

　　關鍵詞：水中基礎 圍堰 方案比選

　　Abstract: the changjiang river sand evergreen siting in yellow overflowing, the bridge, the Lord piers adopt and elevated pile caps, the rest by applying separated elevated pile caps, nearly six meters high water depth, in low for beaches, in this paper, the construction of pile caps is when the cofferdam scheme than the election.

　　Key words: the water foundation cofferdam scheme is selected

　　1 工程概況

　　1.1項目簡介

　　長青沙二橋是江蘇省如皋市重點交通工程項目之一，是如皋港連接線(G204南延)二期工程中的控制性工程。大橋全長1046m，跨徑布置為(4×35)m+(3×35)m+(95+218+95)m+(3×35)m+(4×35)m+(4×35)m，橋梁總寬度為26.5m。主橋采用(95﹢218﹢95)m仙鶴型雙塔單索面預應力混凝土斜拉橋，引橋采用標準跨徑為35m裝配式部分預應力混凝土連續箱梁。主橋結構體系為半漂浮體系，引橋為先簡支后連續的結構體系。

　　6#～20#墩位于長江北汊中，承臺均埋置于河床面以下，各墩參數如表1。

　　6#～20#墩承臺參數表 表1

　　墩號承臺尺寸(m)承臺底標高 (m)承臺頂標高(m)河床面標高 (m)

　　6#5.4×5.41.73.71.8

　　7#6.25×6.25-5.596-3.096-1.5

　　8#、9#26.9×23.2-7-2.2-2.1

　　10#6.25×6.25-5.596-3.096-0.5

　　11#5.4×5.4-3.1-1.1-0.5

　　12#5.4×5.4-2.8-0.8-0.3

　　13#～16#5.4×5.4-2.5-0.50.1

　　17#5.4×5.4-2.4-0.40.1

　　18#、19#5.4×5.4-2.3-0.30.2

　　20#5.4×5.4-111.8

　　1.2水文地質

　　1.2.1水文

　　橋址河段處在長江感潮河段、河段既受上游徑流的影響，又受到潮汐的影響，為非正規半日淺海潮，每日兩漲兩落，潮汐的日不等現象明顯，一天中兩次高潮位相差較大，兩次低潮位比較接近;潮波受河槽阻力和徑流的影響變形強烈，漲落潮歷時不對稱，漲潮歷時短，落潮歷時長，潮波變形程度大潮比小潮強烈。

　　水流流速為3.0m～3.9m/s，高潮時水位4.5m，低潮時水位-0.15m。橋墩處河床面高程在-2.3m～1.8m左右，漲潮時水深近6米，退潮時為灘涂。

　　1.2.2地質

　　根據土體成因、時代、埋藏分布特征及其物理力學性質的差異，將勘察深度范圍內以淺的土體劃分為9個工程地質(亞)層，土體為第四系松散層，多為新近期的河相漫灘沖積物為主。水中基礎施工涉及地質描述如下：①層淤泥質粉質粘土：灰色，流塑, 無搖震反應，干強度和韌性中等。全區分布，層底深度1.7～11.5米，層厚0.9～11.5米。②層粉質粘土夾粉土：灰色，流～軟塑，夾稍密狀粉土。無搖震反應，稍有光澤，干強度和韌性中等。部分地段缺失，層底深度3.0～22.5米，層厚0.8～11.9米。③層粉土夾粉砂：灰色，濕，稍～中密，夾稍密狀粉砂。搖震反應迅速，無光澤，干強度和韌性低。局部缺失，層底埋深19.0～23.5米，層厚8.0～17.9米。

　　2 圍堰方案比較

　　長青沙二橋主橋8#、9#墩水中承臺平面尺寸較大，承臺底面位于河床面，每天受到兩次潮水的影響，漲潮時水深約6米，退潮時水深約2米，施工難度極大。如何結合現場實際情況，制定切實可行的施工方案，以利簡便施工，降低成本，加快進度，成為水中承臺施工的關鍵。目前，水中基礎圍堰常規施工方法有鋼圍堰法和鋼板樁圍堰法兩種。鋼圍堰分吊箱圍堰和套箱圍堰，由于吊箱圍堰帶有底板，在吊裝前必須將吊箱底板下河床從標高-2.0m清除至標高-7.0m，約5米深。因受水下作業和基坑土體穩定性以及水流急的影響，實際清除河床范圍會大大超過吊箱底板。同時要求基底平整，工作量和施工難度均很大，要保證吊箱圍堰平面位置及垂直度，亦非常不容易，尤其是在施工過程中若發生基底局部凸出造成吊箱無法下沉到位時，處理起來不僅費時費事，而且危險性大，受潮水影響，高潮位作業只時間短，同時吊箱無法周轉使用。所以圍堰施工方案比較時圍堰采用單雙壁結合形式的套箱圍堰。下面以8#、9#主墩圍堰為例，針對本工程特點從方案設計、施工工藝、工期三方面進行比較。

　　2.1方案設計

　　2.1.1鋼圍堰

　　鋼圍堰采用單雙壁結合形式，圍堰頂高程為+5.0m，圍堰底高程為-9.8m，封底混凝土厚2.8m，圍堰總高度為14.8m，其中雙壁部分高度為12.4m，頂部單壁部分高度為2.4m。圍堰平面內尺寸為27.4×23.7m，壁厚1.6m。單個鋼圍堰重967.7t，混凝土2606m3。

　　主墩鋼圍堰立面布置圖如圖1。

　　圖1 鋼圍堰立面布置圖(單位：mm)

　　2.1.2鋼板樁圍堰

　　鋼板樁圍堰頂高程為+5.0m，圍堰底高程為-19.0m，封底砼厚2.8m。圍堰平面尺寸為30×25.2m，共設置兩道內支撐。單個鋼板樁圍堰重463t，內支撐124.7t，混凝土2056m3。

　　主墩鋼板樁圍堰立面布置圖如圖2。

　　圖2 主墩鋼板樁圍堰立面布置圖(單位：mm)

　　由于本工程承臺高度為4.8m，為保證圍堰內支撐不對承臺施工造成影響，第二道內支撐設置在承臺面以上0.7m，鋼板樁圍堰在抽水后上下支撐間距為6.0m(考慮封底砼對鋼板樁有效支撐點位于封底砼面以下0.5m)。

　　通過設計計算目前市場上常見的拉森Ⅳ型鋼板樁不能滿足本工程施工需要，須采用日本進口的SKSP-SX27型(即拉森Ⅵ型高強度鋼板樁)，由鋼板樁差數對照比較可知：拉森Ⅳ型鋼板樁每米慣性矩只有拉森Ⅵ型鋼板樁的68%，每米截面模量只有拉森Ⅵ型鋼板樁的84%。

　　2.1.3設計方案比較

　　鋼圍堰壁板剛度較大，只需設置一道內支撐，鋼板樁圍堰鋼板樁剛度較小，需設置兩道內支撐;鋼圍堰的整體穩定性主要依靠圍堰外側土體的作用和圍堰自重，而鋼板樁圍堰的整體穩定性主要依靠圍堰外側土體的作用和鋼板樁的入土錨固。

　　根據目前9#墩作為樁基施工期防止鋼護筒沖刷而插打的鋼板樁情況來看，河床對圍堰沖刷較大，沖刷最深處已達承臺底面以下7.5m，常規鋼圍堰設計時圍堰底標高即為封底砼底標高，但針對此工程而已，圍堰底標高確定時還需考慮沖刷的影響，圍堰設計深度將加大，同時圍堰在吸泥下沉到位后還需對圍堰內封底面以下空間進行回填再澆筑封底砼;而鋼板樁圍堰設計時已考慮鋼板樁入土錨固深度，河床沖刷對圍堰影響較鋼圍堰小。

　　2.2施工工藝

　　2.2.1施工工藝

　　鋼圍堰法施工工藝為：先進行鋼圍堰的設計、場地分塊加工制作、現場底節拼裝、吊裝下放、上節拼裝接高、砼配重(或注水)下沉、圍堰內吸泥清淤、澆筑封底砼，最后圍堰內抽水進行承臺施工。

　　鋼板樁圍堰法施工工藝為：先進行鋼板樁圍堰的設計、鋼板樁逐根插打至合攏、下放安裝內支撐、圍堰內吸泥清淤、澆筑封底砼，最后圍堰內抽水進行承臺施工。

　　2.2.2施工工藝的比較

　　①、鋼圍堰在設計圖確定后，需根據豎向分節及平面分塊進行加工制作，同時為保證圍堰拼裝后整體結構受力及面板拼接縫的效果，對加工制作要求高;

　　②、鋼圍堰組拼并且受潮水影響，高潮位作業時間短，投入大，工期長。底節拼裝時須在鉆孔平臺拆除后搭設拼裝平臺，施工量大，施工周期長;

　　③、鋼圍堰下放須設置吊掛系統、下放導向系統;而鋼板樁利用導向架進行單根插打，施工工藝簡單;

　　④、鋼圍堰吸泥下沉時須對稱澆筑壓重砼后注水，下沉過程中須不斷校正其平面位置控制傾斜度，施工要求高;

　　⑤、鋼圍堰施工較鋼板樁圍堰施工工序較多、所需吊裝設備多、施工作業面大。

　　2.3施工工期

　　以主墩基礎圍堰施工為例，分別對采用兩種方法施工工期進行比較。

　　工期比較時所列工序主要為影響主墩工期的關鍵工序如鋼圍堰拼裝、下放、接高、圍堰內吸泥及鋼板樁插打、內支撐下放安裝、圍堰內吸泥等，不包含鋼圍堰的制作、運輸及鋼板樁接長、內支撐加工等不占用關鍵線路的工序。

　　主墩單個鋼圍堰施工工期如圖3。

　　圖3 主墩單個鋼圍堰施工工期

　　主墩單個鋼板樁圍堰施工工期如圖4。

　　圖4 主墩單個鋼板樁圍堰施工工期

　　由比較可知：鋼圍堰法施工占用關鍵線路工期為88天，鋼板樁圍堰法施工占用關鍵線路工期為35天，鋼板樁法施工比鋼圍堰法施工節約53天。

　　3 結論

　　通過上述比較，結合現場實際情況得出如下結論：

　　1、本工程橋址處水位較淺，且上下游已建兩座橋通航高度均較低，若采用鋼圍堰法施工，不具備采用大型浮吊進行整體吊裝、下沉的條件，只能采取現場分塊、分節段拼裝法，導致圍堰拼裝、接高占用工期長;而采用鋼板樁圍堰法，鋼板樁可以單根進行插打，單根鋼板樁主梁僅為2.5t，施工不需要大型設備;

　　2、鋼板樁圍堰施工工期較鋼圍堰施工工期短;

　　3、本河道受潮汐影響較為嚴重，每天兩潮水流流速較快、沖擊力大且沖刷嚴重，圍堰形成后必將導致水流形成較大漩渦、沖刷，而鋼圍堰阻水面積較鋼板樁圍堰大。鋼圍堰在沖刷影響下整體穩定性、抗傾覆性沒有鋼板樁圍堰好;

　　4、鋼板樁材料采購(或租賃)困難，且市場單價波動大，同時鋼板樁在陸上基坑施工時可重復使用，在深水中因超長鋼板樁在插打過程中索口的相互摩擦及使用過程中鋼板樁不可避免的變形導致其索口止水效果顯著下降，因此在深水基礎施工時鋼板樁一般只能按周轉使用兩次考慮;

　　5、鋼板樁施工后拔出，不會對河道造成污染等問題。

　　長青沙二橋水中基礎施工，前后經過了多種圍堰方案的比選，通過反復對橋位處的地質情況進行仔細分析，最終確定為鋼板樁圍堰方案。